Comment choisir entre deux qualités de nickel pur ? Une comparaison complète du blog Ni02200 et Ni02201 -

Parmi les qualités de nickel commercialement pur, Ni02200 (Nickel 200, UNS N02200) et Ni02201 (Nickel 201, UNS N02201) constituent une paire de « jumeaux » les plus faciles à confondre. Les deux sont nominalementnickel commercialement puravec une teneur en nickel supérieure ou égale à 99 % ; leurs spécifications de composition chimique semblent presque identiques et leurs données sur les propriétés mécaniques se chevauchent largement.

Cependant, dans les environnements d'exploitation à haute température, le choix d'une mauvaise qualité peut entraîner une fragilisation et des fissures de l'équipement en quelques mois seulement. Cet article fournit une présentation complète de ces deux qualités, couvrant leur composition chimique, leurs propriétés mécaniques, leurs propriétés physiques et leurs domaines d'application, et propose des conseils pratiques et exploitables pour la sélection des matériaux.

01 Composition chimique :

La seule différence clé est le carbone. Si vous comparez côte à côte les normes de composition des deux qualités, vous constaterez qu’à l’exception de la teneur en carbone, les limites supérieures de tous les autres éléments sont presque identiques.

Composition chimique typique (% en poids) pour Ni02200 (UNS N02200) : Ni + Co : supérieur ou égal à 99,0 % (certaines normes exigent supérieur ou égal à 99,2 %) ; C : Inférieur ou égal à 0,15 % ; Mn : Inférieur ou égal à 0,35% ; Fe : Inférieur ou égal à 0,40 % ; Si : Inférieur ou égal à 0,35% ; Cu : Inférieur ou égal à 0,25%.
Composition chimique typique (% en poids) pour Ni02201 (UNS N02201) : Ni + Co : supérieur ou égal à 99,0 % ; C : Inférieur ou égal à 0,02 % (environ 7 fois plus strict que pour le N02200) ; Mn : Inférieur ou égal à 0,35% ; Fe : Inférieur ou égal à 0,40 % ; Si : Inférieur ou égal à 0,35% ; Cu : Inférieur ou égal à 0,25%.
En d'autres termes, la différence essentielle entre les deux qualités réside dans la limite supérieure de la teneur en carbone : le N02200 autorise jusqu'à 0,15 %, tandis que le N02201 est limité à moins de 0,02 %. Le Ni02201 n’est pas du « nickel de plus haute pureté », mais plutôt une « version à faible teneur en carbone du nickel pur ».

Nickel 201 tubes and bars

02 Propriétés mécaniques :
Presque identique à température ambiante ; les différences n’apparaissent qu’à des températures élevées. À l'état recuit à température ambiante, les propriétés mécaniques typiques des deux qualités se situent dans la même plage :
Résistance à la traction ultime (UTS) : 380 à 550 MPa (environ . 55 – 80 ksi)
Limite d'élasticité (décalage de 0,2 %) : 105 à 275 MPa (environ . 15 – 40 ksi)
Allongement après fracture (50 mm / 2 po) : 40 % à 60 %
Dureté : env. HB 90-140 ou HRB 45-73
À température ambiante, les deux peuvent généralement être utilisés de manière interchangeable sans problème – c’est pourquoi de nombreux responsables des achats et ingénieurs de terrain ne perçoivent « aucune différence » entre eux.

03 Propriétés physiques :
Les deux sont presque identiques. Étant donné que les deux sont constitués à plus de 99 % de nickel et que les différences de teneur en carbone ont un impact négligeable sur les propriétés physiques macroscopiques, un seul ensemble de valeurs typiques peut être utilisé pour les paramètres physiques des deux qualités :
Densité : 8,89 g/cm³ (20 degrés)

Plage de point de fusion : 1 435 à 1 446 degrés
Conductivité thermique : ~70 W/(m·K) à 100 degrés (environ 4 fois celle de l'acier inoxydable 316L)
Résistivité électrique : ~9,5–9,6 μΩ·cm à 20 degrés
Conductivité électrique : ~14 % à 15 % IACS (environ 1/5 à 1/6 de celle du cuivre pur)
Capacité thermique spécifique : ~456 J/(kg·K)
Coefficient moyen de dilatation thermique linéaire : ~13,3 × 10⁻⁶/K (20 à 100 degrés) - similaire à celui du verre borosilicaté, ce qui le rend adapté au scellement verre-métal
Température de Curie : ~ 360 degrés - le matériau est ferromagnétique en dessous de cette température et devient paramagnétique au-dessus. En d’autres termes, si vos principales préoccupations sont le poids, la conductivité thermique, la conductivité électrique, la correspondance de dilatation thermique et la température de transition magnétique, les deux qualités peuvent être considérées comme le même matériau.

04 Domaines d'application : sélectionnez en fonction de la température, pas seulement du « niveau de pureté »
Lors de la sélection des matériaux, évitez de vous fier à des intuitions vagues, comme supposer que « N02201 est tout simplement meilleur », et utilisez plutôt la température de service à long terme comme critère définitif.
Ni02200 (N02200) - La qualité primaire de nickel pur pour une utilisation à une température ambiante jusqu'à 315 degrés
Industrie de la soude caustique/du carbonate de sodium : réservoirs de stockage, tuyauteries, pompes, vannes et récipients de neutralisation pour solutions alcalines à températures ambiantes à modérées.
Transformation des aliments et acides organiques : équipement pour la manipulation des acides gras, des fibres synthétiques et des acides organiques dilués ; répond aux exigences de résistance à la corrosion pour les applications en contact avec les aliments.
Industrie chimique et protection de l'environnement : composants d'échangeurs de chaleur utilisés dans l'eau douce, l'eau de mer ou les atmosphères réductrices.
Électronique et alimentation : anodes pour appareils électroniques sous vide, câbles d'étanchéité verre-métal et languettes/bandes de batterie (pour les applications à température ambiante).
Température de service typique : recommandée pour une utilisation à long terme à des températures allant jusqu'à 315 degrés.
Ni02201 (N02201) - Nickel pur spécialisé pour les applications à haute température (au-dessus de 315 degrés)
Concentration caustique à haute température : évaporateurs de soude caustique, récipients pour alcalis fondus, serpentins d'évaporation ouverts et tuyauterie de traitement pour alcalis concentrés à haute température (généralement 300 à 500 degrés).
Distillation du sel et environnements de sel fondu : Récipients de distillation de sel et réservoirs d'alcali fondu.
Atmosphères réductrices à haute température : composants nécessitant une résistance à la graphitisation et à la fragilisation par l'hydrogène.
Piles et composants électroniques sous vide : le nickel à faible teneur en carbone est préféré pour les languettes de batterie et les composants structurels des appareils électroniques sous vide qui sont sensibles à la teneur en carbone, même lorsqu'ils sont utilisés à température ambiante.
Température de service typique : convient pour une utilisation à long terme jusqu'à environ 600 degrés, avec la capacité de résister à des températures encore plus élevées pendant de courtes durées.

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